一个学说的形成,不是一蹴而就的,往往要经过几代人不懈的努力,在不断地抗争、质疑、否定、建构中完成。
细胞学说也不例外。
虽然对细胞学说的建立的标志,还是有不同的看法,但一般科学史学家认为,1838年德国植物学家施莱登(Matthias Jakob Schleiden,1804~1881)发表名为《植物发生论》的论文和1839年德国动物学家施旺(Theodor Schwann,1810~1882)在施莱登的启发下出版《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》的专著,这标志着细胞学说的形成。
细胞学说的重要意义,在于它使生物界形成一个统一的整体,这极大地推动了生物学作为一门科学得以健康地发展。革命导师恩格斯(1820~1895)把细胞学说与能量转化与守恒定律、达尔文的自然选择学说并称为“19世纪自然科学三大发现”。
1665年,还是英国皇家学会光学仪器修理员的罗伯特·胡克利用自制的复式显微镜发现了细胞,并出版了使他获得巨大学术声誉的《显微术》。虽然胡克观察到的是死细胞的细胞壁,但对“整个生物界形成一个整体”奠定了基础,也打开了人类进入生物微观世界的大门。遗憾的是,从1665年细胞被发现到1839年细胞学说的建立,这其间经历了漫长的174年。有学者认为,这段时间太长了,因为从发现细胞到细胞学说的建立,根本不应该有如此漫长的岁月。大多数科学史学家认为,这是由于18世纪西方国家把发展的重心移向了殖民统治,大力发展对殖民统治有实用价值的学科和技术。在生物学领域的探索,转向搜集自然材料和动植物资源,以及矿物资源,而对微观世界的发现,特别是细胞的研究,由于不会带来明显的经济效益,所以暂时被忽视了。
这种认识是站在社会学的角度看科学理论的发展,似乎不无道理,但实际并不完全如此。
一个学说的建立,并不仅仅是由工具与仪器的发展水平决定的,也不仅仅是由社会经济发展水平决定的,当然也不仅仅是由“是否有天才出现”决定的,这是一个综合的成果。而其中,哲学思想的发展起到非常重要的作用。
细胞学说的建立需要什么样的哲学思想?
左施莱登,右施旺
18世纪后期到19世纪初期,德国盛行原型思想。在这个时期,德国哲学家康德(Immanuel Kant,1724~1804),著名诗人、作家、哲学家、历史学家和剧作家席勒(Johann Christoph Friedrich von Schiller,1759~1805),著名思想家、作家、科学家歌德(Johann Wolfgang von Goethe,1749~1832)等人在他们的关于哲学、考古学、美学的论述中都有原型思想,他们巨大的思想影响力,也使原型思想渗透到生物学。原型思想的哲学起源可以追溯到柏拉图,举个例子,平时我们说“这是一只猫”,“猫”是什么,有什么含义?显然这里指的不是某一只具体的猫,而是代表世界上所有的猫。当我们认定某一个动物是一只猫时,是因为它分享“猫”所共有的一般性质。因此,“猫”这个字应该具有一种普遍性和永恒性,不会随某一个体猫而受影响。原型思想的最大功能是形成一种规范,不分学科和界线地统一了对某种概念的理解,因此,它在科学方法论上有重要的意义。很值得借鉴的经验是,17世纪后半叶,牛顿综合了伽利略、开普勒、胡克、笛卡尔等人的研究成果,实现了物理学上的大融合。生物学为什么就不可以呢?这就促使不少生物学家寻求生物界多样性中的统一性,以实现动物界和植物界的统一,建立统一的生物学。
而此时,分类研究的思想正在形成一个体系。1735年,瑞典博物学家林耐(Carl von Linné,1707~1778)出版了《自然系统》,把自然界中动物界、植物界、矿物界系统地分成纲、目、属、种,这是严格地按照生物形态进行分类的。其后,法国博物学家布丰(Georges Louis Leclere de Buffon,1707~1788)则从生物的习性、气质、本能等方面了解物种的所有特征,而且也关注了生物特定形态与生存环境之间的关系。法国博物学家居维叶(Georges Cuvier,1769~1832)则在动物分类上重视解剖学和生理学间的密切联系,提出“各器官间的相关性原则”,这种分类标准从表面的形态特征转向了内在的器官功能分析,从而使生物分类从形态特征向结构功能发展。
18世纪后半叶,医学水平也高速发展,医学已经从器官水平发展到组织水平。19世纪20~30年代,胚胎学也以动态的思想,研究胚胎的起源和形成后各部分之间的关系。
这些不同领域中的哲学思想和取得的成就,为细胞学说的创建创造了条件。
值得指出的是,施莱登和施旺也是“站在巨人的肩膀上”建立细胞学说的,这些“巨人”都有谁?
罗伯特·胡克肯定是其中之一。同样,英国植物学家格鲁(N.Grew,1642~1712)发现了植物薄壁组织,只是他和胡克描述的都是植物细胞的细胞壁。也是在这段时间,荷兰的磨玻璃匠兼业余科学家列文虎克(1632~1723)发现了红细胞、精子及纤毛虫。19世纪20年代,有三位法国科学家分别对动、植物组织进行了比较详细的观察和研究。1831年,以“布朗运动”闻名于世的英国植物学家布朗(Robert Brown,1773~1858)首先在兰科植物细胞内发现了细胞核。1835年,在德国有科学家观察到动物细胞内的细胞核。德国的一些科学家也研究了动、植物细胞之间的相似性……
当然,施莱登和施旺的工作是综合性的。施莱登的《植物发生论》的主要内容包括植物形态学和细胞发生的假说。而施旺的专著《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》对当时的科学资料进行了综合概括,他本人的研究成果主要在动物细胞方面,他把动物细胞方面的研究成果与施莱登在植物细胞方面的研究成果进行了对比,获得了两者一致性的内容,从而形成了理论,就是细胞学说。
施莱登和施旺所创立的细胞学说与现在的细胞学说还是有一定的区别的。现在的细胞学说是在施莱登和施旺之后,经过许多生物学家修正、补充后的结果。但施莱登和施旺的细胞学说同样值得我们尊敬,它的内容包括三个方面:
一是“细胞是动、植物有机体的基本构成部分,也是有机体活动的基本单位”。虽然自然界中动、植物的形态千差万别,但它们的内部结构却是一致的,都是由细胞构成。
二是“动、植物各种组织和细胞具有共同的基本构造、基本特性,按照共同的规律发育,有共同的生命过程”。
三是“细胞构成的有机体并非天生一成不变,细胞也会生成、发展”。
对照施莱登和施旺的细胞学说内容,我们几乎可以从他们的哲学思路中找到学说的思想源泉。从这一点来看,一位科学家秉持的哲学思想和价值观念,直接影响着他的研究的方向,也决定了他研究的成败。
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